JP2007121755A - カメラの発光装置及びカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】電池の消費されるピーク電力を低減することができ、電池の利用率を向上させることができるカメラの発光装置を提供する。
【解決手段】カメラはフラッシュ発光装置としてLED発光装置14及びXe管発光装置16を備えており、これらの発光装置14、16は、専用の大容量コンデンサ110から電力の供給を受ける。この大容量コンデンサ110は、電池20を充電電源として定電流・定電圧充電回路100により充電される。また、電池20は、セット電源回路120を介して各デバイスに電力を供給する。従って、電池20からカメラ内の各デバイスに電力を供給している場合でも、例えば、Xe管発光装置16は、電池20とは別の大容量コンデンサ110に蓄積された電力によりメインコンデンサを充電することができ、充電期間とカメラ動作とが重なっても電池20のピーク電力が増加することがない。
【選択図】 図2
【解決手段】カメラはフラッシュ発光装置としてLED発光装置14及びXe管発光装置16を備えており、これらの発光装置14、16は、専用の大容量コンデンサ110から電力の供給を受ける。この大容量コンデンサ110は、電池20を充電電源として定電流・定電圧充電回路100により充電される。また、電池20は、セット電源回路120を介して各デバイスに電力を供給する。従って、電池20からカメラ内の各デバイスに電力を供給している場合でも、例えば、Xe管発光装置16は、電池20とは別の大容量コンデンサ110に蓄積された電力によりメインコンデンサを充電することができ、充電期間とカメラ動作とが重なっても電池20のピーク電力が増加することがない。
【選択図】 図2
Description
本発明はカメラの発光装置及びカメラに係り、特にカメラ電池の利用率を高める技術に関する。
デジタルカメラ等のカメラでは、キセノン管をフラッシュ光源とするフラッシュ装置が主に使用されており、その電源として電池の電圧を約300Vに昇圧した電圧を、メインコンデンサに蓄えて発光用の電源として用いている。
また、近年、発光ダイオード(LED)をフラッシュ光源とするフラッシュ装置が提案されている。LEDに供給される電圧は低いものの、発光期間に電流を消費し続けることにより所要の発光量を得るようにしている。
ところで、メインコンデンサの充電時には大電流が供給されるため、メインコンデンサの充電期間とカメラの電流を消費する動作(レンズ駆動等)とが重なると、消費される電力が急激に増加し、電池(電源)の電圧が低下する。これにより、電池の残量がある場合でも電池が消耗したものと判別され、自動的に電源がオフにされるという問題がある。
特許文献1に記載の電子閃光装置(ストロボ装置)は、メインコンデンサの充電初期の大電流を制限し、電池に搭載された安全回路の作動が行われないようにしている。
また、特許文献2に記載のデジタルカメラ用電源回路は、被写体を補助照明するLEDの起動時であっても電圧降下を発生させないように、電池によって充電されるバックアップ手段(コンデンサ)を備えている。
特開平11−15050号公報
特開2005−84411号公報
特許文献1の記載の電子閃光装置は、メインコンデンサの充電初期の大電流を制限することによって、電池の消費されるピーク電力を抑制することができるが、充電時間が長くなるという問題がある。また、メインコンデンサの充電期間とカメラ動作とが重なる場合には、1つの電池の電源が同時に使用されることは避けられず、その分、電池の利用率が低下するという問題がある。
また、特許文献2に記載のデジタルカメラ用電源回路も、LEDの発光期間とカメラ動作とが重なる場合には、1つの電池又はバックアップ手段の電力が同時に使用され、電池の利用率が低下するという問題がある。
更に、近年、電子カメラの高感度化(例えば、ISO800,ISO1600)が進むにつれ、例えば、高感度で近距離の被写体をフラッシュ撮影する場合には、微小発光しなければならないが、従来のキセノン管を光源とするフラッシュ装置では、微小発光の制御限界に達しており、新たなフラッシュ光源とその電源が課題となっている。また、カメラの撮影枚数を確保するための電源効率の向上と、ピーク電流の低減、フラッシュ連写の要求など、電池の使いこなし技術が求められている。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、電池の消費されるピーク電力を低減することができ、電池の利用率を向上させることができるカメラの発光装置及びカメラを提供することを目的とする。
前記目的を達成するために請求項1に係る発光装置は、フラッシュ用電源として使用される大容量コンデンサ又は二次電池と、カメラ電池を充電電源として前記大容量コンデンサ又は二次電池を充電する第1の充電手段と、キセノン管と、該キセノン管に高圧電源を供給するメインコンデンサと、前記大容量コンデンサ又は二次電池を充電電源として前記メインコンデンサを充電する第2の充電手段とを有する第1の発光手段と、を備えたことを特徴としている。
即ち、前記第1の発光手段は、メインコンデンサを充電するための充電電源を、カメラ電池から直接受けずに、フラッシュ用電源として使用される専用の大容量コンデンサ又は二次電池から受けるようにしている。従って、メインコンデンサの充電と、他のカメラセットへの電源供給とは、実質的に異なる電源(前者は大容量コンデンサ又は二次電池、後者はカメラ電池)から行われるため、充電期間とカメラ動作とが重なってもカメラ電池のピーク電力が増加せず、その結果、カメラ電池の電力を有効に利用すること(利用率を高めること)ができる。
請求項2に示すように請求項1に記載のカメラの発光装置において、フラッシュ光源として使用される発光素子と、前記大容量コンデンサ又は二次電池を電源とし、前記発光素子をフラッシュ発光させる手段とを有する第2の発光手段を更に備えたことを特徴としている。即ち、前記大容量コンデンサ又は二次電池は、前記第1の発光手段と第2の発光手段とに共用することができる。尚、第2の発光手段は、第1の発光手段では発光量が制御できない微小発光が必要なフラッシュ撮影に利用される。
請求項3に示すように請求項1又は2に記載のカメラの発光装置において、前記第1の充電手段は、前記カメラ電池により前記大容量コンデンサ又は二次電池を定電流及び定電圧で充電することを特徴としている。
請求項4に示すように請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラの発光装置において、前記第1の充電手段は、前記カメラ電池の電圧を降圧して前記大容量コンデンサ又は二次電池に供給する、1つスイッチを有する降圧回路を備え、前記カメラ電池から前記大容量コンデンサ又は二次電池に直接電流が流れるのを防止することを特徴としている。
請求項5に示すように請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラの発光装置において、前記第1の充電手段は、前記カメラ電池の電圧を降圧して前記大容量コンデンサ又は二次電池に供給し、又は前記カメラ電池の電圧を昇圧して前記大容量コンデンサ又は二次電池に供給する、2つのスイッチを有する昇降圧回路を備え、前記カメラ電池から前記大容量コンデンサ又は二次電池に直接電流が流れるのを防止するとともに、前記大容量コンデンサ又は二次電池から前記電源に直接電流が流れるのを防止することを特徴としている。
請求項6に係るカメラは、請求項1乃至5のいずれかに記載のカメラの発光装置と、前記カメラ電池から電源を入力し、前記大容量コンデンサ又は二次電池以外のカメラセットに必要な電力を供給する電源手段と、前記第1の充電手段による前記大容量コンデンサ又は二次電池の充電電流値を、前記電源手段からの電力の供給状況に応じて可変させる充電制御手段と、を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、電池の消費されるピーク電力を低減することができ、これにより電池の利用率を向上させることができる。
以下添付図面に従って本発明に係るカメラの発光装置及びカメラの好ましい実施の形態について詳説する。
図1は本発明に係るカメラ1の全体構成例を示すブロック図である。
図1において、カメラ(この実施の形態では、デジタルカメラ)1は、主としてCPU(中央処理装置)10、撮像部12、LED発光装置14、キセノン(Xe)管発光装置16、電源装置18、電源(電池)20、電源電圧監視回路22、ROM(Read Only Memory)24、RAM(Random Access Memory)26、操作部28、モニタ30、及び記録メディア32が接続されるメディアインタフェース34を含んで構成されている。
CPU10は、カメラ1の各部を統括して制御するものである。
撮像部12は、CCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子13を含んで構成されており、被写体を撮像して画像を生成するものである。
LED発光装置14は、図2に示すようにLED用昇圧定電流回路14A及びLED(発光ダイオード)14Bを含んで構成されており、フラッシュ撮影時に本撮影を補助する補助光を発光するものである。
補助光は、オートフォーカスを補助するAF補助光、フラッシュ撮影時に被写体輝度の不足を補う撮影補助光、赤目軽減のための補助的な発光である赤目軽減光、調光用のプリ発光等の本撮影を補助する光である。
また、LED発光装置14は、機能表示を行う機能表示装置を兼ねている。機能表示は、セルフタイマ撮影の計時中であることを表示するセルフタイマ表示、操作その他の事象の発生に対する応答を表示する応答表示、その他のカメラ1の機能を示す表示である。
Xe管発光装置16は、図2に示すようにXe管電力変換回路16A及びXe管16Bを含んで構成されている。
電源装置18は、電池20から直流電源が供給され、LED発光装置14及びXe管発光装置16に電力を供給するとともに、カメラ内の電力を消費する各セットに所要電圧の電力を供給するものである。尚、電源装置18の詳細については後述する。
電源電圧監視回路22は、電池20の電圧を監視し、一定電圧値(カメラ動作が正常に行われる限界値)以下に達したか否かを示す信号をCPU10に出力し、CPU10は、電源電圧監視回路22から電池20の電圧が一定電圧値以下に達したことを示す信号を入力すると、電源をオフにしてカメラの動作を停止させる。
ROM24は、CPU10が実行するプログラムやそのプログラムの動作に必要な各種の固定データを記憶するメモリである。
RAM26は、CPU10によるプログラムの実行に必要な作業領域として用いられるほか、画像を一時記憶する一時記憶領域としても用いられるメモリである。
操作部28は、ユーザが操作を行うものであり、被写体の撮像を指示するシャッタボタン等の各種のボタンを含んで構成されている。
モニタ30は、LCD(液晶ディスプレイ)などで構成されており、被写体を撮像して得られた画像や、メニュー画面などを表示するものである。
メディアインタフェース34は、メモリカードなどの記録メディア32が接続されるもの(接続ポート)である。
<第1実施形態のカメラの発光装置>
図2は第1実施形態のカメラの発光装置及びその周辺部分を示すブロック図である。
図2は第1実施形態のカメラの発光装置及びその周辺部分を示すブロック図である。
第1実施形態のカメラの発光装置は、前述したLED発光装置14と、Xe管発光装置16と、図1に示した電源装置18を構成する定電流・定電圧充電回路100と、大容量コンデンサ(又は2次電池)110と、セット電源回路120とから構成されている。
大容量コンデンサ110は、フラッシュ用電源として専用に使用されるコンデンサであり、例えば充電電圧が低く(数ボルト)、大容量の電気二重層コンデンサによって構成される。
定電流・定電圧充電回路100は、電池20から電源が供給され、予め設定された充電電流で大容量コンデンサ110を充電する。
セット電源回路120は、例えば、DC/DCコンバータで構成され、セットが必要とする各種の電圧の電源を生成し、各デバイス(CPU10、撮像素子13、モニタ30等)に供給する。
大容量コンデンサ110に蓄積された電力は、LED発光装置14及びXe管発光装置16に供給される。
図3はLED発光装置14の一例を示す回路図である。
同図に示すように、LED発光装置14は、LED用昇圧定電流回路14A及びLED14Bを含んで構成されている。
LED用昇圧定電流回路14Aは、昇圧コイル141、トランジスタによって構成されたスイッチ142、このスイッチ142をオン/オフ制御するスイッチ制御回路143、及び平滑用のダイオード144とコンデンサ145からなる平滑回路から構成されている。
スイッチ制御回路143は、CPU10からLED14Bを発光させる発光制御信号が加えられえると、スイッチ142をオン/オフさせるパルス信号を出力する。スイッチ制御回路143によってスイッチ142がオン/オフされると、オン時に大容量コンデンサ110から電力が供給されて昇圧コイル141に蓄えられたエネルギは、オフ時に平滑回路に放出される。そして、この平滑回路から供給される定電流がLED14Bに流れ、抵抗14Cによって定電流制御され、LED14Bが一定電流で発光する。
図4はXe管発光装置16の一例を示す回路図である。
同図に示すように、Xe管発光装置16のXe管電力変換回路16Aは、主として充電回路161、メインコンデンサ162、トリガ回路163、及びトランジスタ164から構成されており、CPU10からはシャッターレリーズに同期した発光制御信号やチャージON信号CON を入力する。
チャージON信号CON を入力すると、充電回路161は、大容量コンデンサ110の電圧を高圧(例えば、300V)に昇圧し、この昇圧した電圧によりメインコンデンサ162を充電する。メインコンデンサ162の充電電圧は、抵抗R1、R2の分圧値によって監視され、フラッシュ発光可能な所定の電圧以上になると、チャージOK信号COK をCPU10に出力する。
メインコンデンサ162が充電された後、シャッタレリーズボタンが押されると、CPU10は、そのシャッタレリーズボタンの操作に同期した発光制御信号を出力し、トランジスタ164をオンにする。
トリガ回路163は、トランジスタ164がオンされると同時にトリガ回路163内のトランスに電流が流れ、Xe管16Bのトリガー電極に高電圧を印加する。これにより、Xe管16Bの両極間でアーク放電し、Xe管16Bが発光する。
上記LED発光装置14及びXe管発光装置16では、大きなピーク電流が消費されるが、これらのLED発光装置14及びXe管発光装置16は、専用の大容量コンデンサ110から電力が供給されるため、その他のセット電源回路120への影響を少なくすることができるとともに、電池20の急激な電力変動を抑制することができる。その結果、電池20は、電源電圧監視回路22で設定された電圧値まで安定して使用することができる。
<カメラ全体の動作>
次に、第1実施形態のカメラの発光装置を備えたカメラ全体の動作について、説明する。
次に、第1実施形態のカメラの発光装置を備えたカメラ全体の動作について、説明する。
図1において、CPU10は、撮像部12を介して取り込んだ画像信号の積算値を算出し、この積算値と、測光時の絞り値、シャッタ速度及び撮影感度とに基づいて被写体の明るさ検出し、この検出した被写体の明るさに基づいて標準となる露出値(EV値)を算出する。
続いて、前記算出したEV値と、手ブレ限界シャッタ速度と、フラッシュ発光モード(低輝度フラッシュ自動発光モード、フラッシュ発光禁止モード、フラッシュ強制発光モード等)とに基づいてフラッシュを発光すべきか否かを判別する。
例えば、低輝度フラッシュ自動発光モードの場合には、EV値が小さくなり、撮影感度を上げても、シャッタ速度が手ブレ限界シャッタ速度を維持できなくなる場合にフラッシュを発光させる。
フラッシュを発光させるときの撮影感度が高い場合(例えば、ISO800,ISO1600)には、Xe管発光装置16によるフラッシュ発光量の調節ができなくなる場合がある。なぜならば、撮影感度が高く、かつ被写体が近い場合には、Xe管発光装置16は、微小発光しなければならないが、キセノン管を光源としているため、制御可能な微小発光量には限界があるからである。
CPU10は、Xe管発光装置16では制御ができない微小発光のフラッシュ撮影か否かを判別し、微小発光のフラッシュ撮影時と判別すると、Xe管発光装置16に代えて、LED発光装置14から撮影補助光を発光させる。
即ち、CPU10は、LED発光装置14から調光用のプリ発光を行わせ、このプリ発光時に被写体からの反射光量を検知し、その反射光量に基づいてフラッシュ発光量(この場合、LED14Bからは発光輝度が一定のため、本発光時間)を決定する。続いて、前記決定した本発光時間だけ発光制御信号をLED発光装置14に出力し、LED14Bから撮影補助光を発光させる。
このようなフラッシュ撮影時に撮像部12を介して取り込まれた画像は、ホワイトバランス調整などの所定の画像処理が施された後に、RAM26に一時記憶され、所要の画像処理が施され、モニタ30に表示されるとともに、圧縮処理されてメディアインタフェース34を介して記録メディア32に記憶される。
<第2実施形態のカメラの発光装置>
図5は第2実施形態のカメラの発光装置及びその周辺部分を示すブロック図である。尚、図2に示した第1実施形態のカメラの発光装置及び電源装置の構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
図5は第2実施形態のカメラの発光装置及びその周辺部分を示すブロック図である。尚、図2に示した第1実施形態のカメラの発光装置及び電源装置の構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
図5に示す第2実施形態のカメラの発光装置は、図2に示した第1実施形態のカメラの発光装置と比較すると、主として定電流・定電圧充電回路102の機能が異なる。
即ち、この定電流・定電圧充電回路102は、D/Aコンバータ130を介してCPU10と接続されており、CPU10からD/Aコンバータ130を介して充電電流の設定値が加えられるようになっている。
CPU10は、セット電源回路120からの各デバイスへの電力の供給状況(セットの動作状況(消費電流の大きなデバイスの動作の有無)、セットの消費電流値等)を監視し、その監視結果に応じて定電流・定電圧充電回路102に設定する充電電流の設定値を変更する。これにより、電池20に対する消費電力の急激な変動を無くすことができ、電源電圧監視回路22で設定された電圧値まで安定して使用することができる。
<第1実施形態の定電流・定電圧充電回路>
図6は第1実施形態の定電流・定電圧充電回路及びその周辺部分を示す図である。
図6は第1実施形態の定電流・定電圧充電回路及びその周辺部分を示す図である。
同図において、定電流・定電圧充電回路102−1は、降圧回路方式のもので、PチャンネルMOS型電界効果トランジスタ(以下、単に「FET」という)A、電流検出抵抗B、第1電圧検出抵抗C、第2電圧検出抵抗D、出力制御回路E、チョークコイルF、及び転流ダイオードGから構成されている。
出力制御回路Eは、大容量コンデンサ110の充電期間中にFET Aをオン/オフ制御するパルス信号を出力する。このパルス信号によってFET Aがオン/オフされ、電池20からFET Aを介して、チョークコイルFにパルス電圧が印加され、チョークコイルF、大容量コンデンサ110によって平滑充電される。
また、出力制御回路Eは、上記充電中に電流検出抵抗Bの前後の電圧値から大容量コンデンサ110の充電電流値を検出するとともに、第1電圧検出抵抗Cと第2電圧検出抵抗Dとの分圧値に基づいて大容量コンデンサ110の充電状況を検出し、これらの検出値に基づいて充電を制御する。即ち、CPU10からD/Aコンバータ130を介して加えられる充電電流の設定値と、検出した充電電流値とが一致するようにFET Aをオン/オフさせるパルス信号のオン時間とオフ時間との比を制御する。また、大容量コンデンサ110が満充電されたことが検出されると、充電動作を停止させる。
<第2実施形態の定電流・定電圧充電回路>
図7は第2実施形態の定電流・定電圧充電回路及びその周辺部分を示す図である。尚、図6に示した定電流・定電圧充電回路102−1と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図7は第2実施形態の定電流・定電圧充電回路及びその周辺部分を示す図である。尚、図6に示した定電流・定電圧充電回路102−1と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図7に示す第2実施形態の定電流・定電圧充電回路102−2は、第1実施形態の定電流・定電圧充電回路102−1と比較して、PチャンネルMOS型電界効果トランジスタ(以下、単に「FET」という)H、及び逆流防止ダイオードIを更に備え、降圧制御と昇圧制御をするための信号を出力する点で相違する。
大容量コンデンサ110の充電電圧に対し電池20の電圧が高い場合には、定電流・定電圧充電回路102−2は、前述した定電流・定電圧充電回路102−1と同様に降圧回路として機能し、電池20の電圧を降圧して大容量コンデンサ110を充電させる。
一方、大容量コンデンサ110の充電電圧に対し電池20の電圧が低い場合には、出力制御回路E'からFET Aを常時オンさせる信号が出力され、かつFET Hをオン/オフさせるパルス信号が出力されると、定電流・定電圧充電回路102−2は、昇圧回路として機能し、電池20の電圧を昇圧して大容量コンデンサ110を充電させる。
即ち、FET Hのオン時にチョークコイルFに蓄えられたエネルギは、FET Hのオフ時に放出され、大容量コンデンサ110に充電される。
この定電流・定電圧充電回路102−2は、電池20の電圧を降圧し、又は昇圧して大容量コンデンサ110を充電することができる。大容量コンデンサ110に蓄えられる電気量は、コンデンサ極板間の電圧に比例するため、定電流・定電圧充電回路102により徐々に電圧を上げて充電することにより大容量コンデンサ110に大きな電気量を充電させることができる。
尚、この実施の形態のカメラの発光装置は、カメラに設けられたものであるが、カメラに外付けされる発光装置単体のものも含む。また、本発明に係るカメラは、デジタルカメラに限定されるものではなく、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯端末(例えば、携帯電話、携帯ゲーム機など)、その他の撮影機能を有する装置に適用してよいのはもちろんである。
1…カメラ、10…中央処理装置(CPU)、12…撮像部、14…LED発光装置、14A…LED用昇圧定電流回路、14B…LED、14C・・・抵抗、16…Xe管発光装置、16A…Xe管電力変換回路、16B…キセノン管(Xe管)、18…電源装置、20…電池、22電源電圧監視回路、100、102、102−1、102−2…定電流・定電圧充電回路、110…大容量コンデンサ、120…セット電源回路、A、H…FET、B…電流検出抵抗、C…第1電圧検出抵抗、D…第2電圧検出抵抗、E、E’…出力制御回路、F…チョークコイル、G…転流ダイオード、I…逆流防止ダイオード
Claims (6)
- フラッシュ用電源として使用される大容量コンデンサ又は二次電池と、
カメラ電池を充電電源として前記大容量コンデンサ又は二次電池を充電する第1の充電手段と、
キセノン管と、該キセノン管に高圧電源を供給するメインコンデンサと、前記大容量コンデンサ又は二次電池を充電電源として前記メインコンデンサを充電する第2の充電手段とを有する第1の発光手段と、
を備えたことを特徴とするカメラの発光装置。 - フラッシュ光源として使用される発光素子と、前記大容量コンデンサ又は二次電池を電源とし、前記発光素子をフラッシュ発光させる手段とを有する第2の発光手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のカメラの発光装置。
- 前記第1の充電手段は、前記カメラ電池により前記大容量コンデンサ又は二次電池を定電流又は定電圧で充電することを特徴とする請求項1又は2に記載のカメラの発光装置。
- 前記第1の充電手段は、前記カメラ電池の電圧を降圧して前記大容量コンデンサ又は二次電池に供給する、1つスイッチを有する降圧回路を備え、前記カメラ電池から前記大容量コンデンサ又は二次電池に直接電流が流れるのを防止することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラの発光装置。
- 、
前記第1の充電手段は、前記カメラ電池の電圧を降圧して前記大容量コンデンサ又は二次電池に供給し、又は前記カメラ電池の電圧を昇圧して前記大容量コンデンサ又は二次電池に供給する、2つのスイッチを有する昇降圧回路を備え、前記カメラ電池から前記大容量コンデンサ又は二次電池に直接電流が流れるのを防止するとともに、前記大容量コンデンサ又は二次電池から前記電源に直接電流が流れるのを防止することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラの発光装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載のカメラの発光装置と、
前記カメラ電池から電源を入力し、前記大容量コンデンサ又は二次電池以外のデバイスに電力を供給する電源手段と、
前記第1の充電手段による前記大容量コンデンサ又は二次電池の充電電流値を、前記電源手段からの電力の供給状況に応じて可変させる充電制御手段と、
を備えたことを特徴とするカメラ。
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